JP2005084803A - センサ装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べ効率よく消費電力を低減することができるセンサ装置を提供する。
【解決手段】電源４０と、休止時間タイマーと、センサ部１０内のセンサ手段の計測動作に応じて無線送信を行う状態に遷移するか否かを判定する無線送信判定手段と、センサ手段と無線送信部２０内の無線送信手段を休止する休止状態とセンサ手段によって情報を計測するセンサ稼動状態と無線送信手段によって無線通信を行う無線送信状態との各状態に応じて電源４０からの電力供給を低減制御するパワーマネージメント手段とを有する制御部３０とを備えたセンサ装置であって、休止状態で休止時間Ｔｄの経過後にセンサ稼動状態に遷移し、センサ稼動状態でセンサ手段によってセンサ値を得て、無線送信判定手段によって状態遷移の条件判断を行い、無線送信状態又は休止状態に遷移し、無線送信状態で無線送信手段によってセンサ値を外部に通知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば人間、動物などの生体に関する情報を収集するセンサシステムに利用されるものであって、人間、動物などの生体に取り付けられ、情報を計測するセンサ手段を有し、その計測情報を無線によって情報を通知するものとして用いて好適なセンサ装置及びその制御方法に関する。

本発明の背景となる技術として、特許文献１に記載されたものがある。この文献に記載のセンサ装置では、生体情報計測部が生体情報を計測して送信部から外部へ無線送信するまでの間は電池からの電力供給によってセンサが稼動し、それ以外の間は電池からの電力供給を停止してセンサが稼動しないようにしている。これによって、センサ内部において、不必要に電池が消耗されることを防止する。
特開平１１−１２６２９３号公報

特許文献１に記載されているような従来の技術では、情報の計測が行われた後、必ず無線による通信が行われる処理となっている。このため、処理は単純ではあるが、情報の計測と無線による通信を分離したほうが消費電力を削減できる場合に対応することができなかった。例えば、体温のように正常値から外れた場合のみ至急の通信が必要な生体情報の計測であっても、従来の技術では、頻繁な情報の計測とともに頻繁な無線による通信が行われる。

このように、従来の技術では、情報の計測と無線による通信が一体となった処理であったため、無線による通信によって消費される電力によって、センサに内蔵された電池などの電力を無駄に消費するという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、従来に比べ効率よく消費電力を低減することができるセンサ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、情報を計測するセンサ手段と、前記センサ手段によって得たセンサ値を無線によって外部に通知する無線送信手段とを有するセンサ装置において、センサ装置の各部に電力を供給する電源と、時間を計時する休止時間タイマーと、センサ手段の計測動作に応じて無線送信を行う状態に遷移するか否かを判定する無線送信判定手段と、センサ手段と無線送信手段を休止する休止状態と、センサ手段によって情報を計測するセンサ稼動状態と、無線送信手段によって無線通信を行う無線送信状態との各状態に応じて電源からの電力供給を低減制御するパワーマネージメント手段とを備えてなり、休止状態のセンサ装置が、休止時間タイマーが指定する休止時間Ｔｄの経過後に、センサ稼動状態に遷移し、センサ稼動状態のセンサ装置が、センサ手段によってセンサ値を得て、無線送信判定手段によって状態遷移の条件判断を行い、状態遷移の条件判断結果に応じて、無線送信状態又は休止状態に遷移し、無線送信状態のセンサ装置が、無線送信手段によってセンサ値を外部に通知することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記パワーマネージメント手段が、センサ装置が休止状態のとき、前記電源から前記センサ手段と前記無線送信手段に供給する電力を低減するパワーダウン制御を行い、前記パワーマネージメント手段が、センサ装置がセンサ稼動状態のとき、前記電源から前記無線送信手段に供給する電力を低減するパワーダウン制御を行い、前記パワーマネージメント手段が、センサ装置が無線送信状態のとき、前記電源から前記センサ手段に供給する電力を低減するパワーダウン制御を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、さらに、センサ稼動状態に遷移する度毎に前記センサ手段によって得たＮｍ（Ｎｍは２以上の自然数）個のセンサ値を記録するセンサ値記録手段を備え、前記無線送信判定手段が、センサ稼動状態への遷移がＮｍ回毎にセンサ稼動状態から無線送信状態への遷移と判断し、それ以外の条件でセンサ稼動状態から休止状態への遷移と判断し、無線送信状態のセンサ装置が、センサ値記録手段によって記録されたＮｍ個のセンサ値を、前記無線送信手段によって外部に通知することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記無線送信判定手段が、前記センサ手段によって得たセンサ値に応じて、そのセンサ値が所定の値の場合にセンサ稼動状態から無線送信状態への遷移と判断し、それ以外の場合にセンサ稼動状態から休止状態への遷移と判断することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記無線送信判定手段が、前記センサ手段によって得た２以上のセンサ値の演算結果に応じて、そのセンサ値の演算結果が所定の値の場合にセンサ稼動状態から無線送信状態への遷移と判断し、それ以外の場合にセンサ稼動状態から休止状態への遷移と判断することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、無線送信状態のセンサ装置が、外部に通知するセンサ値を含むセンサ信号を、前記無線送信手段によってＮｓ（Ｎｓは２以上の自然数）回繰り返し送信することを特徴とする。請求項７記載の発明は、前記Ｎｓ回の繰り返し送信の際の間隔がランダムに変化するものであることを特徴とする。請求項８記載の発明は、前記休止時間Ｔｄがランダムに変化するものであることを特徴とする。請求項９記載の発明は、前記センサ値が前記センサ手段の出力に所定の変換処理を行うことで得られるものであり、センサ手段と、その変換処理を行う手段とに、異なる時期で、電力の供給が制御されることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、情報を計測するセンサ手段と、前記センサ手段によって得たセンサ値を無線によって外部に通知する無線送信手段とを有するセンサ装置の制御方法において、センサ装置の各部に電力を供給する電源と、時間を計時する休止時間タイマーと、センサ手段の計測動作に応じて無線送信を行う状態に遷移するか否かを判定する無線送信判定手段と、センサ手段と無線送信手段を休止する休止状態と、センサ手段によって情報を計測するセンサ稼動状態と、無線送信手段によって無線通信を行う無線送信状態との各状態に応じて電源からの電力供給を低減制御するパワーマネージメント手段とを備えるセンサ装置の各部を制御し、休止状態のセンサ装置を、休止時間タイマーが指定する休止時間Ｔｄの経過後に、センサ稼動状態に遷移させ、センサ稼動状態のセンサ装置を、センサ手段によってセンサ値を得て、無線送信判定手段によって状態遷移の条件判断を行い、状態遷移の条件判断結果に応じて、無線送信状態又は休止状態に遷移させ、無線送信状態のセンサ装置で、無線送信手段によってセンサ値を外部に通知することを特徴とする。

本発明によれば、センサ手段によって情報の計測を行うセンサ稼動状態の後、無線送信判定手段によって無線による通信を行う無線送信状態に遷移するか、あるいは、通信を行わない休止状態に遷移するかが判定される。これにより、情報の計測と無線による通信を分離して消費電力を削減でき、効率的なパワーマネージメントが可能となる。パワーマネージメント手段が、休止状態のみならずセンサ稼動状態と無線送信状態においても、各状態に適したパワーダウンを行うため、センサ稼動状態と無線送信状態における消費電力を削減できる。

また、無線送信判定手段が、センサ手段によって断続的にＮｍ回の計測を行った後、無線送信手段によってこれらの計測結果をまとめて外部に通知する制御を行うことによって、例えば外部に通知するまでの遅れが許容されるセンサシステムで、無線による通信の頻度を低減することができる。これにより、無線送信手段で消費される電力の削減が可能である。さらに、多数のセンサ装置が周囲に存在する場合に、信号の混信の確率を低減し、通信の信頼性を向上できる。

また、無線送信判定手段が、センサ手段によって得たセンサ値に応じて、センサ稼動状態から無線送信状態に遷移するか、休止状態に遷移するかを、判定する。これにより、例えば、計測されたセンサ値が正常な範囲から外れた場合のみ至急の通知が必要なシステムでは、計測の頻度と同じ頻度で無線通信を行う必要がなくなり、無線送信手段で消費される電力の削減が可能である。さらに、多数のセンサ装置が周囲に存在する場合に、信号の混信の確率を低減し、通信の信頼性を向上できる。

また、外部に通知するセンサ値を含むセンサ信号を、無線送信手段によって繰り返し送信することによって、ノイズ等によって正常にセンサ値が通知されない確率がある場合に、再送によって正しいセンサ値を通知することができるため、センサシステムの信頼性を向上できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態としてのセンサ装置の構成例を示すブロック図である。センサ装置１は、センサ部１０、無線送信部２０、制御部３０、および電源部４０から構成される。

センサ部１０は、音、光、温度、電流、加速度、質量等、種々の物理量の１つまたは複数を検知し、デジタル信号等の所定の信号（センサ値）に変換して出力するセンサ手段を有して構成されている。このセンサ部１０が有するセンサ手段を用いて、例えば人間、動物などの生体に関する情報を計測し、計測結果をセンサ値として出力する。このセンサ部１０は、制御部３０から送られてくるセンサ部パワーダウン信号に応じて消費電力を低減する機能を有している。

無線送信部２０は、センサ手段によって計測したセンサ値を含むセンサ信号を、無線送信部２０が有する無線送信手段を用いて、無線によって送信する。無線送信部２０は、制御部３０から送られてくる無線送信部パワーダウン信号に応じて消費電力を低減する。

制御部３０は、センサ部１０から出力されたセンサ値を入力し、センサ値を含むセンサ信号として出力する。この制御部３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記憶回路、クロック発振回路等を備えた信号処理装置からなり、ＲＯＭ等に記録されたプログラムを実行することでセンサ部１０や無線送信部２０の制御等の信号処理を行う。

この制御部３０は、センサ装置１の各部の状態（センサ稼動状態、無線送信状態、休止状態を含む各状態）の管理（現状態の記憶、状態遷移の条件判断、状態遷移の実施）を行う。制御部３０は、内部に休止時間タイマーを有し、休止状態の開始から休止時間タイマーが指定する休止時間Ｔｄの経過後に、センサ稼動状態に遷移する。制御部３０は、内部に例えばプログラムモジュールからなる無線送信判定手段を有し、無線送信判定手段によって、センサ部１０の計測動作に応じてその計測回数やセンサ値に基づいて無線送信状態に遷移するか否かの判定を行い、判定に応じて、無線送信状態もしくは休止状態に遷移する。制御部３０において、状態に応じてセンサ部パワーダウン信号や無線送信部パワーダウン信号を生成・出力するものがパワーマネージメント手段である。このパワーマネージメント手段は、例えば内部のプログラムモジュールからなる。

電源部４０は、蓄電池等からなり、センサ部１０、無線送信部２０、制御部３０に電力を供給する。

なお、センサ部パワーダウン信号は、センサ部１０をパワーダウンする（センサ部の少なくも一部の機能を停止することによって消費電力を低減する）か否かを指示する信号であり、制御部３０がセンサ部１０に対して出力する。無線送信部パワーダウン信号は、無線送信部２０をパワーダウンする（無線送信部の少なくも一部の機能を停止することにより消費電力を低減する）か否かを指示する信号であり、制御部３０が無線送信部２０に対して出力する。

また、センサ値は、センサ部１０が有するセンサ手段を用いて例えば人間、動物などの生体に関する情報を計測したときの計測結果であり、センサ部１０が制御部３０に対して出力する。センサ信号は、センサ値を含みセンサ装置１からその外部に通知される信号であり、制御部３０が無線送信部２０に対して出力する。

次に図２および図３を参照して、図１に示すセンサ位置１の動作について説明する。図２は、図１の制御部３０の動作を示すフローチャートであり、図１はセンサ装置１の動作状態を示すタイミングチャートである。制御部３０は、まずセンサ部パワーダウン信号を“１”に設定するとともに、無線送信部パワーダウン信号を“１”に設定して、センサ部１０と無線送信部２０を非稼動状態に制御する（ステップＳ１０１、図２の時刻ｔ１以前）。

次に制御部３０は、センサ部パワーダウン信号を“０”にしてセンサ部１０を稼動状態にする（ステップＳ１０２、時刻ｔ１）。次に、センサ部１０から出力されたセンサ値を入力し、保持する（ステップＳ１０３、時刻ｔ１〜ｔ２）。次に制御部３０は、センサ部パワーダウン信号を“１”にしてセンサ部１０を非稼動状態にする（ステップＳ１０４、時刻ｔ２）。ここで制御部３０は、無線送信判定手段によって、無線送信状態に遷移するか否か（すなわち無線送信するか否か）の判定を行い、判定に応じて、無線送信状態もしくは休止状態に遷移する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。

無線送信状態に遷移すると判定した場合（ステップＳ１０６で「Ｙ」）、無線送信部パワーダウン信号を“０”にして、無線送信部２０を無線送信状態にする（ステップＳ１０７、時刻ｔ２）。ここで制御部３０は、無線送信部２０で送信するセンサ信号を生成し、無線送信部２０に対して出力する（ステップＳ１０８、時刻ｔ２〜ｔ３）。ここでセンサ信号が送信される。次に制御部３０は、無線部パワーダウン信号を“１”にして無線送信部２０を非稼動状態にする（ステップＳ１０９、時刻ｔ３）。ここで、センサ部１０と無線送信部２０は、ともに非動作状態となり、センサ装置１の状態は休止状態となる。

制御部３０は、次に休止時間タイマーを始動し（ステップＳ１１０）、休止時間タイマーによる計時によって休止時間Ｔｄが経過するのを待つ（ステップＳ１１１で「Ｎ」の繰り返し）。そして、休止時間Ｔｄが経過すると、再びステップＳ１０２に戻ってセンサ部パワーダウン信号を“０”に設定する（時刻ｔ４）。そして、センサ値を入力し、値を保持した後（ステップＳ１０３、時刻ｔ４〜ｔ５）、センサ部パワーダウン信号を“１”に設定し、センサ部２０を非稼動状態とする（ステップＳ１０４、時刻ｔ５）。次に、無線送信判定を行い（ステップＳ１０５）、無線送信なしと判定されたとすると（ステップＳ１０６で「Ｎ」）、センサ装置１を休止状態に遷移させる（ステップＳ１１０、時刻ｔ５）。

そして、休止時間Ｔｄが経過したら、再びステップＳ１０２以降の処理が行われる（ステップＳ１０２〜、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、…）。図２では、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４がセンサ稼動状態に対応し、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９が無線送信状態に対応し、そしてステップＳ１１０〜Ｓ１１１が休止状態に対応する処理である。

なお、休止時間Ｔｄは、一定時間とせず、最小休止時間Ｔｄｍｉｎから最大休止時間Ｔｄｍａｘの範囲でランダムな値をとるＴｄとすることも可能である。これにより、多数のセンサ装置が周囲に存在する状況でセンサ信号の送信を行ったとき、他のセンサ装置からのセンサ信号の送信と混信する可能性がある場合にも、次回以後の送信において他のセンサ装置からの送信と一致する確率を低減できるため、センサシステムの信頼性を向上できる。

センサ装置１のパワーマネージメントについては図３に示すように、各パワーダウン信号が“１”のとき、パワーダウンが実施される。従って、図３に示すように、休止状態においてセンサ部１０と無線送信部２０のパワーダウンが、センサ稼動状態において無線送信部２０のパワーダウンが、そして、無線送信状態においてセンサ部１０のパワーダウンが行われる。

次に図４を参照して、本発明のセンサ装置の他の構成例（第２の実施の形態とする）について説明する。図４に示す構成例では、センサ装置１ｂがセンサ部１０ｂ、無線送信部２０ｂ、制御部３０ｂ、および電源部４０ｂから構成されている。図４に示す構成では、センサ部１０ｂが図１の構成と異なる主要な構成である。無線送信部２０ｂ、制御部３０ｂ、および電源部４０ｂは、図１の無線送信部２０、制御部３０、および電源部４０とほぼ同一または同一の構成である。すなわち、無線送信部２０ｂは図１の無線送信部２０と同一である。制御部３０ｂでは、図１のセンサ部パワーダウン信号が、Ａ／Ｄ変換部パワーダウン信号とアナログ計測部パワーダウン信号とから構成されている点が異なっている。電源部４０ｂでは、アナログ計測部１１と、Ａ／Ｄ変換部（アナログ／デジタル変換部）１２へそれぞれ電源を供給する点が異なっている。

センサ部１０ｂは、アナログ計測部１１とＡ／Ｄ変換部１２から構成される。アナログ計測部１１は、人間、動物などの生態に関する情報を計測し、計測結果をアナログ計測値として出力する。そして、アナログ計測部パワーダウン信号に応じて消費電力を低減する。

Ａ／Ｄ変換部１２は、アナログ計測値（例えば電圧値）をデジタル値（Ｋビット長のデータ、Ｋは自然数）に変換し、センサ値として出力する。Ａ／Ｄ変換部１２は、Ａ／Ｄ変換部パワーダウン信号に応じて消費電力を低減する。

図４に示す構成では、センサ部パワーダウン信号が、アナログ計測部パワーダウン信号とＡ／Ｄ変換部パワーダウン信号から構成されている。このようにして、さらに、センサ部１０ｂや無線送信部２０ｂ内の複数の部分に各々異なるパワーダウンを実施するために、複数のパワーダウン信号を制御部３０ｂが生成することも可能である。

なお、アナログ計測部パワーダウン信号は、アナログ計測部１１をパワーダウンする（アナログ計測部の少なくとも一部の機能を停止することにより電源からの電力供給を低減する）か否かを指示する信号であり、制御部３０ｂがアナログ計測部１１に対して出力する。

Ａ／Ｄ変換部パワーダウン信号は、Ａ／Ｄ変換部１２をパワーダウンする（Ａ／Ｄ変換部パワーダウン信号の少なくとも一部の機能を停止することにより電源からの電力供給を低減する）か否かを指示する信号であり、制御部３０ｂがＡ／Ｄ変換部１２に対して出力する。

次に図５を参照して、センサ装置１ｂの動作について説明する。制御部３０ｂは、まず、アナログ計測部パワーダウン信号、Ａ／Ｄ変換部パワーダウン信号、および無線送信部パワーダウン信号をすべて“１”にしてセンサ装置１ｂを休止状態とする（ステップＳ２０１）。次にアナログ計測部パワーダウン信号を“０”にしてアナログ計測部１１を稼動状態とする（ステップＳ２０２）。次に制御部３０ｂ内の計測時間タイマーを始動し（ステップＳ２０３）、所定の計測時間Ｔｓが経過するまで待機する（ステップＳ２０４で「Ｎ」の繰り返し）。所定時間Ｔｓが経過したら、Ａ／Ｄ変換部パワーダウン信号を“０”にして、Ａ／Ｄ変換部１２を稼動状態にする（ステップＳ２０５）。次に、制御部３０ｂは、Ａ／Ｄ変換部１２から出力されたセンサ値を入力し、値を保持する（ステップＳ２０６）。そして、アナログ計測部パワーダウン信号とＡ／Ｄ変換部パワーダウン信号を“１”にしてセンサ部１０ｂを非動作状態に制御する（ステップＳ２０７）。以後、制御部３０ｂは、ステップＳ２０８以降の処理を行って、センサ信号を無線送信部２０ｂから送信する。

なお、図４のステップＳ２０８〜Ｓ２１４の各処理は、図１のステップＳ１０５〜Ｓ１１１の各処理に対応するものである。すなわち、制御部３０ｂは、無線送信判定手段によって、無線送信状態に遷移するか否かの判定を行い、判定に応じて、無線送信状態もしくは休止状態に遷移する（ステップＳ２０８、Ｓ２０９）。無線送信状態に遷移すると判定した場合（ステップＳ２０９で「Ｙ」）、無線送信部パワーダウン信号を“０”にして、無線送信部２０ｂを無線送信状態にする（ステップＳ２１０）。ここで制御部３０ｂは、無線送信部２０ｂで送信するセンサ信号を生成し、無線送信部２０ｂに対して出力する（ステップＳ２１１）。次に制御部３０ｂは、無線部パワーダウン信号を“１”にして無線送信部２０ｂを非稼動状態にする（ステップＳ２１２）。ここで、センサ部１０ｂと無線送信部２０ｂは、ともに非動作状態となり、センサ装置１ｂの状態は休止状態となる。

制御部３０ｂは、次に休止時間タイマーを始動し（ステップＳ２１３）、休止時間タイマーによる計時によって休止時間Ｔｄが経過するのを待つ（ステップＳ２１４で「Ｎ」の繰り返し）。そして、休止時間Ｔｄが経過すると、再びステップＳ２０２に戻ってアナログ計測部パワーダウン信号を“０”に設定する（ステップＳ２０２）。

センサ部１０ｂでは、計測値としてアナログ値を出力するアナログ計測部１１と、アナログ値をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１２から構成される場合に、これらのパワーダウンやパワーダウンの解除を同時ではなく、別々に行うようにしてもよい。特に、アナログ計測部１１のパワーダウン解除から計測が完了するまでの時間Ｔｓが長いような場合は、アナログ計測部１１と同時にＡ／Ｄ変換部１２のパワーダウン解除を行うのではなく、Ａ／Ｄ変換部１２のパワーダウン解除を遅らせることによって、より消費電力を低減できる。なお、本例では、時間Ｔｓの経過を計測時間タイマーによって確認している。

次に、図６を参照して、センサ装置の他の構成例（第３の実施の形態とする）について説明する。図６に示す構成例では、センサ装置１ｃがセンサ部１０ｃ、無線送信部２０ｃ、制御部３０ｃ、および電源部４０ｃから構成されている。図６に示す構成では、センサ部１０ｃが、センサ手段を用いて、人間、動物などの生態に関する情報を計測し、計測結果をセンサ値として出力する。無線送信部２０が、センサ値を含むセンサ信号を、無線送信手段を用いて、無線によって送信する。電源部４０ｃが、センサ部１０ｃ、無線送信部２０ｃ、制御部３０ｃに、電力を供給する。

電源部４０ｃは、制御部３０ｃが出力するセンサ部パワーダウン信号に応じてセンサ部１０ｃに出力する電源電圧を制御し、センサ部１０ｃの消費電力を低減する。また同様に、無線送信部パワーダウン信号に応じて無線送信部２０ｃに出力する電源電圧を制御し、無線送信部２０ｃの消費電力を低減する。このように、各パワーダウン信号をセンサ部１０ｃや無線送信部２０ｃに入力するのではなく、制御部３０ｃから電源部４０ｃに入力し、電源部４０ｃが供給する電源電圧を制御することによって、パワーマネージメントを実現することも可能である。

図６において、センサ部パワーダウン信号は、センサ部１０ｃに供給される電源電圧を制御する信号であり、制御部３０ｃが電源部４０ｃに対して出力する。無線送信部パワーダウン信号は、無線送信部２０ｃに供給される電源電圧を制御する信号であり、制御部３０ｃが電源部４０ｃに対して出力する。

次に、図７を参照して、図１に示すセンサ装置１の他の動作例について説明する。図７は、図１の制御部１の他の動作例を示すフローチャートである。図７に示す例では、無線送信判定条件としてセンサ稼動状態への遷移がＮｍ回となった場合に、Ｎｍ個のセンサ値を含むセンサ信号を無線送信するようにしている。なお、図７では、制御部１が、カウンタ値をＮｃとするカウンタを用いて、センサ稼動状態への遷移を計数するものとしている。すなわち、Ｎｃは、センサ稼動状態への遷移がＮｍ回となることを確認するためのカウンタ値である。ＮｃがＮｍとなったとき、Ｎｃが１からＮｍとなるまで保持してきたセンサ値［１］．．．［Ｎｍ］を含む、センサ信号を無線送信部２０から送信するようにしている。

図７に示す例では、制御部３０が、まずセンサ部パワーダウン信号を“１”に設定するとともに、無線送信部パワーダウン信号を“１”に設定して、センサ部１０と無線送信部２０を非稼動状態に制御する（ステップＳ３０１）。次に制御部３０は、カウント値Ｎｃを“０”に初期化する（ステップＳ３０２）。次に、Ｎｃを“１”カウントアップした後（ステップＳ３０３）、センサ部パワーダウン信号を“０”にしてセンサ部１０を稼動状態にする（ステップＳ３０４）。次に、センサ部１０から出力されたセンサ値［Ｎｃ］を入力し、所定の記憶領域に保持する（ステップＳ３０５）。ここで、センサ値［Ｎｃ］は、Ｎｃ番目のセンサ値を表し、制御部３０内のＮｍ個の異なる記憶領域の１つに記憶される。

次に制御部３０は、センサ部パワーダウン信号を“１”にしてセンサ部１０を非稼動状態にする（ステップＳ３０６）。ここで制御部３０は、無線送信判定手段として、無線送信状態に遷移するか否か（すなわち無線送信するか否か）の判定を、カウンタ値Ｎｃの値に応じて行う。つまり、カウンタ値Ｎｃが計測回数Ｎｍ回に一致したか否かで、無線送信状態に遷移するか否かが決定される（ステップＳ３０７）。

カウンタ値Ｎｃが計測回数Ｎｍ回に一致しないと判定した場合（ステップＳ３０７で「Ｎ」）、制御部３０は、次に休止時間タイマーを始動し（ステップＳ３１２）、休止時間タイマーによる計時によって休止時間Ｔｄが経過するのを待つ（ステップＳ３１３で「Ｎ」の繰り返し）。そして、休止時間Ｔｄが経過すると、再びステップＳ３０３に戻って、カウント値Ｎｃをカウントアップして、次の計測を行う。

一方、ステップＳ３０７でカウンタ値Ｎｃが計測回数Ｎｍ回に一致すると判定した場合（ステップＳ３０７で「Ｙ」）、カウンタ値Ｎｃを“０”に初期化した後、無線送信部パワーダウン信号を“０”にして、無線送信部２０を無線送信状態にする（ステップＳ３０９）。ここで制御部３０は、Ｎｍ個のセンサ値［１］〜センサ値［Ｎｍ］を含むセンサ信号を生成し、無線送信部２０に対して出力する（ステップＳ３１０）。ここでセンサ信号が送信される。次に制御部３０は、無線部パワーダウン信号を“１”にして無線送信部２０を非稼動状態にする（ステップＳ３１１）。ここで、センサ部１０と無線送信部２０は、ともに非動作状態となり、センサ装置１の状態は休止状態となる（ステップＳ３１２〜Ｓ３１３）。その後、ステップＳ３０３以降の処理が繰り返し行われる。

次に、図８を参照して、図１に示すセンサ装置１のさらに他の動作例について説明する。図８に示す例では、センサ部１０が出力したセンサ値が、予め定められた範囲（最小センサ値から最大センサ値までの範囲）に入っているか否かを判定し、この範囲から外れている場合のみ、センサ信号を送信する。ただし、本例では、１つの範囲に含まれるか否かで判定を行ったが、複数の範囲が存在する場合も同様に判定することが可能である。

図８において、ステップＳ４０１〜Ｓ４０４は図１のステップＳ１０１〜Ｓ１０４とそれそれ同一の処理であり、ステップＳ４０６〜Ｓ４１０は図１のステップＳ１０７〜Ｓ１１１とそれそれ同一の処理である。また、図８のステップＳ４０５が、図１のステップＳ１０５〜Ｓ１０６に対応している。この場合、ステップＳ４０５においてセンサ部１０が出力したセンサ値が、予め定められた範囲（最小センサ値から最大センサ値までの範囲）に入っているか否かを判定している。

なお、判定の精度を上げるため、以下の判定を採用することも可能である。センサ部１０が出力したセンサ値が、最小センサ値から最大センサ値までの範囲から外れている場合の回数をカウントする。このカウントは、最小センサ値から最大センサ値までの範囲から外れ、かつ、カウント値がＮａ以下の場合に、＋１する。また、最小センサ値から最大センサ値までの範囲に入っているときは、“０”にリセットする。このようにカウントしたとき、Ｎａ回連続した場合、Ｎａ回分のセンサ値を含むセンサ信号を送信する。

また、センサ値から直接判定するのではなく、前回計測したセンサ値と今回計測したセンサ値との差など、これまでに得たセンサ値に対して一定の処理を施した結果に対して、判定を行うことも可能である。これにより、センサ値の絶対値よりも、値の変化が問題となるような情報の計測において、有効となる。

次に図９をを参照して、図１に示すセンサ装置１のさらに他の動作例について説明する。図９に示す例は、Ｎｍ回のセンサ部１０からの入力毎に、今回のセンサ値を含んだ最近Ｎｍ回分のセンサ値を含むセンサ信号を送信する。また、センサ部１０が出力したセンサ値が、最小センサ値から最大センサ値までの範囲から外れている場合に、そのセンサ値を含むセンサ信号を送信する。図９の動作例は、図７を参照して説明した動作に、図８を参照して説明した動作を組み合わせた形としてとらえることができる。すなわち、図９において、ステップＳ５０１〜Ｓ５１３は、図７のステップＳ３０１〜Ｓ３１３とそれそれ同一の処理である。また、図９のステップＳ５１４〜Ｓ５１６が、図８のステップＳ４０５〜Ｓ４０７に対応する処理である。この場合、ステップＳ５１４では、センサ値［Ｎｃ］（Ｎｃ＝１〜Ｎｍ）のそれぞれについて１回に１個のセンサ値が、予め定められた範囲（最小センサ値から最大センサ値までの範囲）に入っているか否かが判定される。また、ステップＳ５１６では、最小センサ値から最大センサ値までの範囲に入っていなかった１個のセンサ値［Ｎｃ］を含むセンサ信号が生成されて、送信されるようになっている。

これにより、定期的な計測結果のまとめ通知（計測から通知までの遅延大）と、緊急に通知すべき事象（センサ値が指定範囲を外れること）を検出したときの即時通知（計測から通知までの遅延小）を、同時に行うことが可能となる。さらに、定期的な通知によって、センサ装置１と、そのセンサ装置１が送信したセンサ信号を受信する装置との間の無線通信に障害が発生していないことを確認できる。

次に、図１０を参照して、図１のセンサ装置１による図２のステップＳ１０８等の上述した各「センサ信号の生成・出力」動作について説明する。ここで、Ｎｐは、センサ信号の送信回数を確認するためのカウンタ値である。ここでは、同一のセンサ信号を繰り返し送信し、Ｎｓ回の送信を行ったとき、休止状態に遷移することとしている。図１０の例では、送信から次の送信まで時間をあけるため、送信間隔タイマーを設けている。

すなわち、制御部３０は、センサ信号を生成し（ステップＳ６０１）、次にカウンタ値Ｎｐを“０”に初期化する（ステップＳ６０２）。次にカウンタ値Ｎｐを＋１増分し（ステップＳ６０３）、送信間隔タイマーを始動する（ステップＳ６０４）。ここで送信間隔タイマーで時間Ｔｓの経過を計時し（ステップＳ６０６で「Ｎ」の繰り返し）、時間Ｔｓが経過したら（ステップＳ６０６で「Ｙ」）、センサ信号を出力する（ステップＳ６０６）。そして、カウンタ値Ｎｐが送信回数設定値Ｎｓに一致するまで、すなわちＮｓ回送信を繰り返すまで（ステップＳ６０７が「Ｙ」となるまで）、ステップＳ６０３〜Ｓ６０７の処理が繰り返し行われる。

ここで、送信間隔タイマーによって指定される送信間隔Ｔｓを、最小送信間隔Ｔｓｍｉｎから最大送信間隔Ｔｓｍａｘの範囲でランダムな値とすることことも可能である。これにより、多数のセンサ装置が周囲に存在する状況で、他のセンサ装置からの送信タイミングと偶然一致して混信が発生した場合にも、次回以後の再送において他のセンサ装置からの送信タイミングとの一致する確率を低減できるため、通信の信頼性を向上できる。

なお、本発明の実施の形態は、上記の形態に限定されず、例えば各構成を統合したり、分割したり、各構成や動作で説明したタイマーを他の構成や動作に用いたりすることが可能である。

本発明のセンサ装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図。 図１のセンサ装置の動作例を説明するためのフローチャート。 図１のセンサ装置の動作例を説明するためのタイミングチャート。 本発明のセンサ装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図。 図４のセンサ装置の動作例を説明するためのフローチャート。 本発明のセンサ装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図。 図１のセンサ装置の他の動作例を説明するためのフローチャート。 図１のセンサ装置のさらに他の動作例を説明するためのフローチャート。 図１のセンサ装置のさらに他の動作例を説明するためのフローチャート。 図２のステップＳ１０８等の動作例を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１０、１０ｂ、１０ｃ センサ部
２０、２０ｂ、２０ｃ 無線送信部
３０、３０ｂ、３０ｃ 制御部
４０、４０ｂ、４０ｃ 電源部

Claims (10)

1. 情報を計測するセンサ手段と、前記センサ手段によって得たセンサ値を無線によって外部に通知する無線送信手段とを有するセンサ装置において、
   センサ装置の各部に電力を供給する電源と、
   時間を計時する休止時間タイマーと、
   センサ手段の計測動作に応じて無線送信を行う状態に遷移するか否かを判定する無線送信判定手段と、
   センサ手段と無線送信手段を休止する休止状態と、センサ手段によって情報を計測するセンサ稼動状態と、無線送信手段によって無線通信を行う無線送信状態との各状態に応じて電源からの電力供給を低減制御するパワーマネージメント手段と
   を備えてなり、
   休止状態のセンサ装置が、休止時間タイマーが指定する休止時間Ｔｄの経過後に、センサ稼動状態に遷移し、
   センサ稼動状態のセンサ装置が、センサ手段によってセンサ値を得て、無線送信判定手段によって状態遷移の条件判断を行い、状態遷移の条件判断結果に応じて、無線送信状態又は休止状態に遷移し、
   無線送信状態のセンサ装置が、無線送信手段によってセンサ値を外部に通知する
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記パワーマネージメント手段が、センサ装置が休止状態のとき、前記電源から前記センサ手段と前記無線送信手段に供給する電力を低減するパワーダウン制御を行い、
   前記パワーマネージメント手段が、センサ装置がセンサ稼動状態のとき、前記電源から前記無線送信手段に供給する電力を低減するパワーダウン制御を行い、
   前記パワーマネージメント手段が、センサ装置が無線送信状態のとき、前記電源から前記センサ手段に供給する電力を低減するパワーダウン制御を行う
   ことを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
3. さらに、センサ稼動状態に遷移する度毎に前記センサ手段によって得たＮｍ（Ｎｍは２以上の自然数）個のセンサ値を記録するセンサ値記録手段を備え、
   前記無線送信判定手段が、センサ稼動状態への遷移がＮｍ回毎にセンサ稼動状態から無線送信状態への遷移と判断し、それ以外の条件でセンサ稼動状態から休止状態への遷移と判断し、
   無線送信状態のセンサ装置が、センサ値記録手段によって記録されたＮｍ個のセンサ値を、前記無線送信手段によって外部に通知する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ装置。
4. 前記無線送信判定手段が、前記センサ手段によって得たセンサ値に応じて、そのセンサ値が所定の値の場合にセンサ稼動状態から無線送信状態への遷移と判断し、それ以外の場合にセンサ稼動状態から休止状態への遷移と判断する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ装置。
5. 前記無線送信判定手段が、前記センサ手段によって得た２以上のセンサ値の演算結果に応じて、そのセンサ値の演算結果が所定の値の場合にセンサ稼動状態から無線送信状態への遷移と判断し、それ以外の場合にセンサ稼動状態から休止状態への遷移と判断する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ装置。
6. 無線送信状態のセンサ装置が、外部に通知するセンサ値を含むセンサ信号を、前記無線送信手段によってＮｓ（Ｎｓは２以上の自然数）回繰り返し送信する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のセンサ装置。
7. 前記Ｎｓ回の繰り返し送信の際の間隔がランダムに変化するものであることを特徴とする請求項６項記載のセンサ装置。
8. 前記休止時間Ｔｄがランダムに変化するものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のセンサ装置。
9. 前記センサ値が前記センサ手段の出力に所定の変換処理を行うことで得られるものであり、
   センサ手段と、その変換処理を行う手段とに、異なる時期で、電力の供給が制御される
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のセンサ装置。
10. 情報を計測するセンサ手段と、前記センサ手段によって得たセンサ値を無線によって外部に通知する無線送信手段とを有するセンサ装置の制御方法において、
    センサ装置の各部に電力を供給する電源と、
    時間を計時する休止時間タイマーと、
    センサ手段の計測動作に応じて無線送信を行う状態に遷移するか否かを判定する無線送信判定手段と、
    センサ手段と無線送信手段を休止する休止状態と、センサ手段によって情報を計測するセンサ稼動状態と、無線送信手段によって無線通信を行う無線送信状態との各状態に応じて電源からの電力供給を低減制御するパワーマネージメント手段と
    を備えるセンサ装置の各部を制御し、
    休止状態のセンサ装置を、休止時間タイマーが指定する休止時間Ｔｄの経過後に、センサ稼動状態に遷移させ、
    センサ稼動状態のセンサ装置を、センサ手段によってセンサ値を得て、無線送信判定手段によって状態遷移の条件判断を行い、状態遷移の条件判断結果に応じて、無線送信状態又は休止状態に遷移させ、
    無線送信状態のセンサ装置で、無線送信手段によってセンサ値を外部に通知する
    ことを特徴とするセンサ装置の制御方法。
    

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